CN1142872A - 具有电路板定位装置的ic卡 - Google Patents

Abstract

一种IC卡，它具有能将一块电路板(32)保持在一个所选高度上的外壳(20)。在一种卡(10)中，外壳包括下半壳(22)和上半壳(24)，每个半壳都具有能与相应的电路板表面接合的平台部分(114，116，120，122)在另一种IC卡(310)中，外壳包括具有平台(390，392)的壳连接件部分(312，314)，所述平台能容纳在电路板孔(400，402)之中。平台能具有两个或者多个台阶，以便将电路板组件保持在多个不同高度之中的一个选定高度上。

Description

具有电路板定位装置的IC卡

IC(集成电路)卡，一般指存储卡，通常由具有多个外壳部分的模制的塑性外壳构成。在JEIDA(日本电了工业发展协会)标准中，每个IC卡长3.370英寸(85.6mm)、宽2.216英寸(54mm)、厚0.190英寸(4.8mm)。此外，放置在外壳中的一块电路板的顶面(或底面)以及该卡的顶(或底)盖部分之间存在小的垂直空间。如果可以改变电路板所放置的垂直高度，设计者就能在电路板的上、下表面留出大致相等的空间，以便在电路板这两个表面上布置最大数量的薄元件。作为替代，设计者还能使一个电路板表面上方的空间最大化，以便在这个表面上安装较厚的元件，其代价是，在某种程度上来说在另一个表面上就不能安装厚的元件。如果组装IC卡的电路板制造商能在其余元件未改变“标准”设计的情况下进行这种选择，他的设计选择机会就大为增加。

本发明的优选实施例提供一种成本低廉并可方便地选择电路板安装高度的IC卡。该IC卡包括一个外壳，外壳上具有多个隔开的平台，以便支承电路板上的多个隔开部位。每个平台具有一个向上凸出的台阶，并且电路板具有多个缺口，每个缺口能容纳一个台阶。在一种IC卡中，外壳包括上壳和下壳两部分，从而形成上、下盖部分以及该外壳每个垂直侧面的至少一部分。每个壳部分的每个侧面上具有多个平台，电路板的每个侧面就安装在两壳部分的各个平台之间。在另一种IC卡中，外壳包括前、后壳连接件部分，并且至少前壳连接件部分具有一排横向延伸的接点，所述接点能与相应的电路板接触片接合。每个壳连接件部分还具有位于横向超过接点排相对端部处的销状平台台阶。每个电路板端部的相对侧面做出接纳相应销状台阶的孔洞。每个平台能具有至少两层台阶以及一个位于每一台阶底部的电路板支承面，以便使电路板在水平定位的同时支承在一个被选定的高度上。

下面结合附图详细介绍本发明的最佳实施例，使本发明的特征更为明确。

图1是根据本发明的一种IC卡以及一台膝上型计算机的电子装置的立体图。

图2是图1所示IC卡的分解立体图。

图3是上壳和下壳侧部的剖视立体图，还示出能安装在这些壳部分上的三个不同的线路板实施例。

图4是一局部立体图，示出了下壳和图3中一块线路板的组合状态。

图5是沿着图1的5-5线切出的局部剖视图。

图6是沿着图1的6-6线切出的局部剖视图。

图7是图5的局部放大图。

图8是本发明IC卡的另一个实施例的立体图。

图9是图8所示IC卡的分解立体图。

图10是图9所示IC卡的局部分解图。

图11是沿着图10的11-11线切出的局部剖视图，示出组合部分的一个局部，还用双点划线示出另外两块电路板。

图12是图9所示IC卡的局部剖视图。

在图1中示出了一种本发明IC(集成电路)卡，它能沿着前进方向F插入一台薄电子装置14的槽12中。当插入IC卡时，一对接地触点16摩擦接触该卡的相对侧面，以便排除所有静电。

如图2所示，IC卡10包含一个外壳20，外壳20具有第一和第二外壳或者说下壳和上壳22、24。位于外壳内部的一个电路板组件30包括一块电路板32以及例如集成电路芯片、电容、电阻之类的有源元件34，还包括无源元件(导体、导线等)。电路板具有上、下面或者说上、下表面36、38，所述元件安装在这两个表面上。外壳还包括装有一排接点的前、后连接件框或者说壳连接件部分50、52。在电路板的相对端部都具有一排导电接触片40、42，所述一排接触片40、42能与壳连接件部分内部的接点接触尾44、46接合。

该IC卡的组装步骤如下：首先安放壳连接件部分50、52，使接触尾44、46落在电路板的接触片40、42之上，并将接触尾焊接到接触片上。然后将上面带有壳连接件部分的电路板放置在一个半壳例如说下壳22之中，并使壳连接件凸耳54、56容纳在半壳端部的凹口60、62之中；最后用上壳24盖住下壳，并将两个半壳密封在一起，从而完成了IC卡的装配。

电路板32包括一个具有露出的相对侧部72、74的接地平面70，所述侧部在其上下表面上位于IC卡的相对侧部上。该电路板必须准确可靠地安装在外壳之中，而且为了防止EMI(电磁干扰)，要用外壳的导电部分沿着几乎所有的方向把电路板包围起来。而且，当IC卡被插入一个电子装置时，电路板的接地平面70通常必须与外壳相对侧面的导电部分电连结，以便排除静电。

外壳具有被最大宽度尺寸W(54mm)分开的沿着宽度方向的相对侧面80、82，还具有被最大长度尺寸L(85mm)分开的沿着长度方向M的前端和后端84、86。外壳也还包括沿着厚度方向的顶面和底面以及一个最大厚度尺寸T(4.8mm)。下壳22形成一个下盖部分90以及一对位于下盖部分相对侧面的直立边缘92、94。类似地，上壳24也具有一个上盖部分100以及相对的悬垂边缘102、104。当上壳与下壳连接时，上、下壳的所述边缘相互紧靠，并在上、下盖部分之间形成一个容纳电路板组件30的空间。每个盖部分90-100具有一个周界部分106、107(图5)以及中间部分108-109，并且周界部分之间的第二厚度Q小于卡的最大厚度T。

电路板32(图2)在其相对侧面上具有一组纵向隔开的缺口110、112，它们被标志为110A、110B以及112A、112B等等。下壳的相对侧面上还具有一组纵向隔开的下平台114、116，它们被标志为114A、114C、114E以及116A、116C、116E，用来容纳电路板上的相应的缺口。而上壳还具有隔开的上平台120、122，它们被标志为120B、120D以及122B、122D，并且能与电路板接合，如同下文所述，这些平台能沿水平和垂直方向准确地定位电路板，防止它发出“格格”声，并能与电路板的接地平面产生良好的电接触。

图3示出上、下壳24、22的一部分以及电路板32的一部分。每个边缘(例如下边缘92)包括一个外壁124，在该外壁内侧具有所述平台。上边缘102结构类似，包括一个外壁126。下平台114A具有一个最高或者说第一台阶130，它将容纳在电路板32的一个相应缺口110A之中。电路板下表面36放置在该平台的一个第二台阶134的断开的电路板支承面132上。因此，电路板的缺口110A在电路板下表面36被垂直支承的同时，能沿着向前和向后方向F、R固定电路板的水平位置。另一些下平台(例如114C)具有用来支承沿电路板侧面72的其它位置的台阶130C和面向上的表面132C。所有带有一个台阶的相应的电路板支承面(例如132、132C)都位于一个共同的水平面上，并且所述台阶包括安置在该平面上方的一个部分。而上平台(例如120B)具有一个最低或者说第一台阶(例如140B)，它被容纳在一个相应的电路板缺口(例如110B)之中。上平台还具有一个第二平台台阶142B，它构成一个面朝下的电路板接合面144B。所述面朝下的接合面144B压紧电路板32的上表面38。

电路板32具有一个预定厚度A，而在装配后的卡中电路板接合表面132和144B的高度差B稍小于电路板厚度A。其结果是，与假定电路板没有上平台部分120B时的平坦取向相比较，在缺口110B周围的电路板部分向下偏移。所导致的电路板轻微弯曲使得电路板牢固地压住平台表面132、144B、132C等等。在一种IC卡应用设计中，当全部外廓尺寸如上所述时，电路板的厚度为1.26mm，而电路板接合面高度差B为1.14mm，差值D(图6)为0.12mm。上、下平台部分(例如114A和120B)在纵向相距16.5mm。

图5是安装IC卡后的剖视图，对于电路板组件来说只示出了电路板32本身。可以看出，上、下壳24、22的相应边缘102、92在基本上彼此紧靠的边缘的端部102e、92e作用下相互接合。其它边缘104、94也类似地连结在一起。上、下壳的边缘大体上形成了IC卡外壳的侧面80、82的整个高度。

每个半壳22、24最好用导电聚合物(例如银色聚脂颗粒)成型，下边缘92、94与下盖部分90做成整体，而上边缘102、104与上盖部分100做成整体。一种导电的成型塑料具有比铜(其电阻率为1.7微欧姆-cm)大将近两个数量级的体电阻率。然而，这种导电塑料的电阻率只是中等大小，因为电阻率比铜大不到四个数量级的材料都被认为是导电的。成型时在每个半壳中嵌入一块薄金属片或者说箔也是可以的，但每个半壳主要仍由一种导电聚合物制成。

图5所示结构的主要优点在于：除了壳连接件部分之外，这种结构使外壳主要由两个部分构成，这两个部分都具有在卡周围提供EMI(电磁干扰)防护的导电侧面。上、下壳的平台把电路板可靠地保持在能防止“格格”声的地方，并且这些平台还提供每个半壳与电路板接地平面的接触。

图7是图5中一个部分的放大图。示出电路板32接地平面70的一个侧面72。还示出了边缘92、102的基本贴近的端面92e、102e。图7还示出了一定量的导电粘合剂140，将这些边缘端面连结在一起并密封它们，从而在它们之间提供良好电接触的同时防止灰尘的侵入。在一个平台部分114c的电路板接合表面132上施加一定数量的糊状物142，保证在接地平面70和下壳22之间具有更好的电接触。

图3不仅示出电路板32，还示出一块替代的电路板150，它被设计成放置在下平台部分114A的一个顶电路板接合表面或者说表面区域152上。电路板150有一个缺口154，它能接纳上平台部分120B的第二台阶142B，以致于该上平台部分将电路板的直接围绕缺口154的一个区域压下。图4示出电路板150搁置在下平台部分114A的表面152上的状态。这种安排的优点在于：虽然它使电路板上表面158上方空间缩小，但却增大了下表面156下方的空间。这种安排允许在电路板下表面156上安装较高的元件，当然在上表面上就可能需要较矮的元件。

图3示还出另一块替代的电路板160，它具有一个能接纳下平台部分114A的第二台阶134的宽的缺口162。电路板160具有一个被上平台部分120B的一个下表面166B压下的区域164。因此电路板160导致电路板上方具有较大高度空间。应该指出，电路板元件可以在一个尺寸范围内选用，高度较大者通常比高度较小者便宜，尤其在集成电路情况下是如此。所以，在电路板上、下方提供高度的变化能使所用的电路板总成本最低。

如图6所示，可以提供如同170那样的具有电路板支承面172的平台，并且在离开平台170的位置提供如同174、176那样的台阶。但是本申请人宁可采用从平台的电路板支承面上凸出的台阶。

图8描述另一种IC卡310，在它的前、后端面分别具有连接件部分312、314。该连接件部分具有构成壳连接件306的壳连接件框或者说壳连接件部分302、304。IC卡能沿着一个前进方向下插入一个电子装置316之中，直到由前壳连接件部分302保持的接点320与电子装置的相应接点322接合为止。该IC卡可沿一个向后方向R拔出。该IC卡在向上、向下方向U、D，横向L以及纵向F、R均具有JEIDA尺寸。

图9示出的IC卡包括一个电路板组件330，在电路板332上安装着电子元件331。电路板具有横向相对的侧面380、382以及前后端部334、336，在其相对端部上还分别具有横向延伸的一排接解片340、342。每个前后壳连接件部分302、304包括一个成型的塑料块，它支承至少一个横向延伸的带有接触尾344、346的接点排，接触尾344、346分别用来与电路板上相应的一排接触片接合。应该指出，该电路板具有上、下表面350、352，而接触片通常位于下表面352上。

外壳306包括一个具有上、下盖部分366、368的盖子360，所述上、下盖部分具有分别位于电路板大部分表面区域上、下方的片状部分362、364。上盖部分的一对上侧边缘370、372与相应的下盖部分的下侧边缘374、376接合。组装这些零件时首先将电路板的相对端部安装在壳连接件部分302、304上；然后将这一组件放置在下盖部分368之中；再将上盖部分的后部373放置在下盖部分的前部375处，并沿着向后方向R滑动上盖部分；在上、下盖部分前、后端的U形边缘377、378有助于将完全组装好的上、下盖部分保持在连接件位置上。

以前的JEIDA的IC卡已经使用一个成型的塑性框把其它部分夹在一起。美国专利5,207,586以及5,244,397介绍了这种类型的IC卡。在以前和现今的IC卡中，在电路板和壳连接件部分之间，通过接触尾344、346与电路板上的导电接触片340、342的焊结，形成一些机械连结。然而，这种事先用成型塑性框达到的焊结不能用作较强的机械连结。

IC卡310是无框的，其电路板的相对端部334、336直接安装在前、后壳连接件部分302、304上。电路板的后端部336的相对侧面上具有电路板安装部分381、383，它们安装在后壳连接件部分304上；而电路板前端部334具有电路板安装部分385、387，它们安装在前壳连接件部分302上。壳连接件部分具有相应的支承部分391、393、395和397，而且所有的安装部分是类似的，所有的支承部分也是类似的。如图10所示，每个电路板安装部分(例如381)都横向延伸超出相应的一排接触片340(也就是说横向超出接触排的端部)。而且电路板端部的每个电路板安装部分(例如381)都直接安装在相应的连接件支承部分(例如391)上，此处，所述连接件支承部分横向延伸超出相应的一排接点344。

每个支承部分(例如391)形成一个具有第一和第二台阶组390、392的平台，所述平台呈现从第一电路板支承面394伸出的销子形状。形成安装部分381的电路板侧面380具有一对孔400、402，这些孔被设计成能精确地接纳相应的台阶组390、392。因此，前、后连接件部分形成一个用来支持电路板的装置。应该指出，盖直接安装在前后壳连接件部上，与电路板330一样。没有分开上、下盖部分366、368与电路板的中间框架在壳连接件部分302、304之间延伸。还应指出，在盖子和电路板的接地平面之间具有一个接地电连结。从图12可以看出，下盖部分368具有一个与接地平面432的一个位置接合的翼片430。然而，这不是一种刚性连结或机械支承，在电路板和盖子之间基本上不再有其它直接连结。

图10和图11画出每个平台(例如391)具有成组台阶390、392，每组台阶(例如390)具有台阶440、442以及444。第一台阶440具有最大宽度A，而第二、第三台阶具有逐级变小的宽度B和C。在平台391的每个台阶底面上形成电路板支承面或者表面区域394、450、452。如图11所示，电路板330的孔(例如400)具有孔宽B。以致于多个电路板孔的壁能精确地容纳在第二台阶442^*之中，并且电路板下表面搁置在第二电路板支承面450上。

IC外壳部分的制造商销售给一个公司的产品通常做出具有他自己的电路的电路板，并且已组装完毕。而且电路板制造商通常自己用钻床和精密钻模做出孔洞(例如400、402)。电路板制造商只要选择所钻电路板孔的直径，就能选择电路择板在壳连接件中的特定高度。例如，将电路板的一个特定高度选择在第一支承面394上，以致于所用线路元件能安装在电路板上。如果电路板设计工程师需用垂直高度较大的元件，可钻较小孔来接纳平台台阶444，使电路板470搁置在第三平台452上。如果这位工程师想在电路板上塞入大量厚度中等的电路元件，就采用较大直径的孔来接纳平台台阶440，使电路板460搁置在第一支承面390上。

在电路板孔已接纳销子之后，为了可靠地加速电路板到位，可采用包括压配或者粘结在内的适当方法。应该注意，在一些IC卡中，其后部没有接点，在这种情况下，后壳连接件部分可用一块不带接点的成形塑料做成。

虽然上文在描述IC卡时结合附图使用了诸如“垂直”、“水平”、“前和后”之类术语，众所周知，IC卡及其部分能被安装和使用于相对重力而言的任何方向。

因此，本发明IC卡结构简单，并能方便地选择电路板相对于连接件的高度。IC卡的外壳具有多个平台，每个平台又具有台阶，而电路板具有多个接纳台阶的孔洞。每个平台也能具有多个不同高度的台阶，并在至少一个台阶的底面和/或顶面具有一个电路板支承面，以便将电路板支承在被选定的多个高度中的一个上。一个IC卡具有下壳和上壳两部分，在它们的侧面做出支承电路板的平台。所述平台能被定位，使电路板边缘稍微弯曲。另一种IC卡是无框的，其电路板的相对端部直接牢固地与前后壳连接件部分连结。每个电路板端部与一个壳连接件部分的连结最好在横向超过一排连接件或者一排连接件接触点之处完成，以致于连结物产生在垂直高度适当的连接件区域中。完成这种连结的方法为：在连接件上提供具有台阶的平台，所述台阶能被容纳在电路板孔洞之中。在这种情况之下，平台最好呈圆形，以致于能被容纳在电路板制造商方便地钻出的圆孔之中。平台的每个台阶的底部做出一个电路板支承面，并且较高台阶比较低台阶具有较小的宽度。于是，电路板制造商能通过选择在电路板上做出的孔洞的宽度或直径，来选择哪一个台阶将被接纳。

上文中介绍了本发明的几个特殊实施例，熟悉此项技术的人能对其进行多种变形和改变，这些变形和改变均未超出本发明的范围。

Claims (13)

1.一种IC卡，它包括一个外壳以及一块位于所述外壳内部的电路板组件，所述电路板组件又包括一块具有上、下表面的电路板以及多个安装在电路板上的元件，这些元件从电路板的至少一个表面上伸出；而所述外壳包括上部和下部，横向分开的第一和第二相对侧面以及纵向分开的第一和第二相对端部，其特征为：

在所述外壳下部在每个所述第一和第二外壳侧面上包括多个电路板支承下平台，每个下平台至少具有一个基本面朝上的电路板支承面，并且所述电路板支承面基本位于一个共用的水平面上，而所述外壳具有至少一个台阶，所述台阶带有位于所述电路板支承面水平上方的部分；

所述电路板具有相对的侧面并且在其上具有多个孔洞，每个所述电路板侧面由多个所述电路板支承面支承，并且所述多个孔洞中的每一个孔洞接纳一个所述台阶。

2.根据权利要求1所述的IC卡，其特征为：

每个所述台阶形成一个位于所述电路板支承面上方的电路板支承表面区域，以便能把所述电路板支承在不同高度上。

3.根据权利要求1所述的IC卡，其特征为：

每个所述台阶从一个所述平台的顶部向上伸出。

4.根据权利要求1所述的IC卡，其特征为：

所述外壳上部在每个所述外壳侧面具有至少一个上平台，每个上平台具有多个基本面朝下的电路板接合面，所述接合面位于所述两个下平台之间并与所述电路板接合。

5.根据权利要求4所述的IC卡，其特征为：

每个所述电路板接合面位于一个稍低于所述电路板支承面的高度上；

所述电路板具有一个第一侧面，该第一侧面在所述下平台的所述电路板支承面之间延伸并且位于所述下台阶的所述电路板支承面上，并且在一个所述上平台的电路板接合面作用向下弯曲。

6.根据权利要求1所述的IC卡，其特征为：

所述外壳包括上半壳和下半壳，它们分别形成所述外壳的上、下部分，每个半壳具有相对的侧边，并形成至少两个所述平台作为所述下半壳的一部分，所述平台沿着所述下半壳的每一个所述侧边纵向分开。

7.根据权利要求1所述的IC卡，其特征为：

所述外壳还包括位于所述外壳的第一和第二相对端部的前、后壳连接件部分，每个所述壳连接件部分具有相对的侧面，并且有至少一个所述平台和一个所述销子安置在每个所述壳连接件部分的每个所述侧面上。

8.根据权利要求7所述的IC卡，其特征为：

所述外壳包括一个具有上、下部分的盖子，所述上、下部分分别覆盖所述电路板的大部分上、下表面；

所述盖子具有前、后端部，所述前、后端部分别安装在所述前、后壳连接件部分上，并且所述盖子基本上只通过所述壳连接件部分固定连结到所述电路板上。

9.一个IC卡，它包括一个外壳和一块位于所述外壳内部并具有一块装有电路元件的电路板的电路板组件，所述电路板具有前、后端部、相对侧面以及上下表面，所述前端部具有一排接触片；而所述外壳包括沿纵向分开的前、后端部以及在该处的前、后壳连接件部分，至少所述前壳连接件部分具有与所述接触片接合的接点，所述外壳还包括上、下部分以及横向分开的相对侧面，其特征为：

所述前、后壳连接件部分中的每一个壳连接件部分包括一对具有电路板支承面的平台以及朝所述电路板支承面上方伸出的台阶，并且每个所述电路板端部具有接纳相应台阶的孔洞，还具有支承在所述电路板支承面上的电路板表面部分。

10.根据权利要求9所述的IC卡，其特征为：

每个所述平台具有多个台阶，所述台阶包括一个具有构成一个第一电路板支承面的底部的下台阶，还包括一个上台阶，所述上台阶比所述下台阶窄，并且从所述下台阶的顶部向上伸出，而且所述上台阶的底部形成一个第二电路板支承面。

11.一种构成并组装IC卡的方法，所述IC卡包括一个电路板组件以及一个外壳，所述电路板组件包括一块具有相对电路板侧面的电路板，而所述外壳具有上、下壳部分、相对的外壳侧面以及相对的外壳端部，其特征为：

形成所述外壳，包括形成多个位于所述下壳部分的每个所述侧面的平台，其中，每个平台至少具有一个电路板支承面以及至少一个从该电路板支承面伸出的台阶；

形成每个所述电路板的所述相对侧面，在所述侧面的与所述台阶相应位置做出了多个孔洞，并且安装所述电路板包括在所述电路板孔洞接纳所述台阶的同时，把所述电路板降到所述电路板支承面上。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征为：

形成具有多个平台的所述下壳部分的所述步骤包括：形成具有多个台阶的每个平台，在每个所述台阶的底部具有一个电路板支承面，还包括形成具有较宽下台阶的每个平台，它具有一个构成所述电路板支承面之一的顶部以及一个第二台阶，所述第二台阶比所述下台阶宽度小，并从所述下台阶的顶部向上伸出。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征为：

形成所述外壳的步骤包括：在每个所述相对的外壳端部形成一个壳连接件部分，每个壳连接件部分具有相对的侧面，并且所述平台位于每个所述壳连接件部分的所述相对侧面上。

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